Присутствие и влияние кремнезема и органических веществ в растворах подземного выщелачивания урана

Аннотация

All uranium deposits of Uzbekistan mined by in-situ leaching (ISL) method belong to the so-called sandstone type and are formed on the redox barrier, with the Loyliken deposit, belonging to the so-called basal type, formed on the gley barrier, and all the rest, belonging to the roll type - on the complex gley-sulfur-hydrogen barrier. In all cases, the initial reducing agent is carbonized plant detritus (CPD), which is charred plant flakes scattered in sandstone, usually not exceeding 1 mm in cross-section - with the difference that at the gley barrier it is the direct uranium reducing agent, and at the gley-sulfur barrier a significant part of uranium is reduced by hydrogen sulfide, which is a product of biochemical reduction of sulfate ions contained in formation water by the same CPD (the so-called sulfate-reduction reaction). Among other conditions necessary for the formation of conditioned uranium mineralization, it is required that the CPD content in the formation is not less than 0.05% per organic carbon (Сorg). At the same time, uranium concentration in almost all sandstone deposits of Uzbekistan is comparable to Сorg concentration.

Английская аннотация из статьи. Авторская аннотация воспроизводится на условиях лицензии CC BY 4.0. Аннотация дана на английском языке.

Простыми словами

Все урановые месторождения Узбекистана, отрабатываемые подземным выщелачиванием, относятся к песчаниковому типу и сформированы на окислительно-восстановительном барьере. Месторождение Лойликен базального типа сформировано на глеевом барьере, все остальные — роллового типа — на сложном глеево-сероводородном барьере. Во всех случаях исходный восстановитель — углефицированный растительный детрит, обугленные растительные чешуйки обычно не более 1 мм в поперечнике, который на глубинах до 1000 м по составу отвечает бурому (суббитуминозному) углю. На глеево-сероводородном барьере значительную часть урана восстанавливает сероводород, образующийся при биохимическом восстановлении сульфатов пластовых вод тем же детритом. Для кондиционного оруденения нужно не менее 0,05% органического углерода в пласте, и даже на ролловых месторождениях около трети урана — от 19% на Бешкоке до 48% на Лойликене — связано с органикой, а не находится в минералах.

Содержание кремнезема в природных водах обычно находится между его растворимостью над кварцем, около 6 мг/л, и над частично гидратированным аморфным кремнеземом, 100–130 мг/л при 25 °C. На большинстве ролловых месторождений Узбекистана ортокремниевая кислота в подземных водах составляет 13–30 мг/л. Продуктивный раствор Лойликена пересыщен кремнеземом лишь в 1,64 раза, поэтому кремнезем в нем находится в форме орто- и дикремниевой кислоты: 60-кратно пересыщенный раствор начинает полимеризоваться через 2–3 часа, а трехкратно — лишь через месяц. Серная кислота при выщелачивании растворяет силикаты руды; кремнезема в растворах мало потому, что в руде мало минералов, растворяющихся с образованием геля.

Кремнезем замедляет выщелачивание коффинита (на настуран он не влияет) и сильнее всего вредит ионообменным смолам: 10% кремнезема в смоле снижают ее емкость по урану на 10%, а 19,6% — на 32%. Органика в растворах — смесь гуминовых, фульво- и сульфогуминовых кислот и их солей, которые растворяются при pH 1,5–3,0, характерном для выщелачивания. Исследования университета по заказу НГМК показали, что фульвокислоты и лигносульфонаты ускоряют выщелачивание, катализируя окисление урана и повышая скорость фильтрации через глинистые прослои; оптимальная скорость фильтрации при подземном выщелачивании — 1–10 м/сут.

Как цитировать

U. Sharafutdinov, I. Karimov, I. Rajabboev, S. Yuldashev, M. Khamidova and D. Khurramova (2025). Presence and impact of silica and organics in uranium in-situ leaching solutions. E3S Web of Conferences, vol. 627, 01011. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202562701011